Ion je atom ali molekula z več ali manj elektroni kot običajno, kar mu daje pozitiven ali negativen električni naboj. Ker ion “želi” postati nevtralen s pridobivanjem ali izgubo dodatnih elektronov, ima zanimive kemične lastnosti. Ioni so običajno v obliki raztopin. Obstajajo tri vrste – anioni, ki so negativno nabiti, kationi, ki so pozitivno nabiti, in radikali ali radikalni ioni, ki so zelo reaktivni zaradi velike količine prostih elektronov.
Ionska raztopina običajno nastane, ko se določene molekule, kot je sol, raztopijo v vodi. Interakcije med molekulami topljenca in topila ločijo šibko vezane molekule, kot je sol, na dva ali več ionov. Ko sol damo v vodo, se razgradi v natrijeve in kloridne ione, ki sta bistvena za človeško življenje. Če je človek predolgo prikrajšan za sol, bo sčasoma umrl. Drugi življenjsko esencialni ioni (imenovani elektroliti) so kalij (K+), kalcij (Ca2+), magnezij (Mg2+), hidrogen fosfat (HPO42−) in hidrogenkarbonat (HCO3−).
Druge ionske raztopine poleg raztopljenih soli so kisline in baze. Na primer, klorovodikova kislina nastane, ko se vodikov klorid raztopi v vodi. Klorovodik se razgradi na dva iona, H+ in Cl−. H+ reagira z vodo, da nastane H3O+, hidronijev ion, medtem ko klor ostane kot kloridni ion. Ker je postopek ionizacije končan, se klorovodikova kislina imenuje močna kislina. Moč kislin se meri s tem, koliko ionov H+ imajo – klorovodikova kislina veliko, zato je zelo kisla. Pravzaprav se klorovodikova kislina lahko raztopi skozi steklo in vse kovine razen iridija, čeprav je njena hitrost korozije počasna.
Druga kategorija ionskih raztopin so baze. Namesto da bi jo merili s koncentracijo vodikovih ionov, se baza meri s koncentracijo hidroksidnih ionov (OH-). En primer baze je kalijev hidroksid, ki je kemični predhodnik večine mehkih in tekočih mil. Ko se raztopi v vodi, kalijev hidroksid proizvede močno alkalno raztopino. Alkalija je vrsta baze. Kalijev hidroksid ima številne zanimive kemične lastnosti – ena od njih je njegova higroskopnost (pritegne vodo), zaradi česar je močno sušilno sredstvo. Ko reagira z vodo, je reakcija eksotermna, kar pomeni, da ustvari veliko toplote.
Zadnja večja skupina ionov so radikalni ioni ali samo radikali. Primeri radikalov vključujejo superoksid (O2-), ki ga imunski sistem uporablja za uničenje vdirajočih mikroorganizmov, in dušikov oksid, ki ga telo uporablja kot pomembno signalno molekulo. Tako kot kisline in baze so radikali zelo reaktivni in imajo številne aplikacije v kemiji. Eden od žalostnih vidikov radikalov je, da količine v sledovih v telesu sčasoma razgradijo tkiva, kar prispeva k staranju.